专利名称：稳定树枝状网膜晶体生长的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及树枝状网膜晶体(dendritic Web crystal)生长的系统和方法。更具体地讲，本发明涉及稳定树枝状网膜晶体生长的系统和方法。
长久以来已公认，树枝状网膜带晶体使它们本身成为太阳能电池的近乎理想的基体，因为它们具有高的化学纯度、低的结构缺陷密度、矩形形状、以及较精细的晶粒尺寸。此外，由树枝状网膜硅制成的太阳能电池享有高达17.3％的光能至电能的转换效率，这可与采用诸如浮区法的昂贵过程及其它熟知的复杂过程获得的硅的高效率相比较。
图1展示了树枝状网膜硅晶体10的示意图，其形状为从容纳于坩埚12中的硅熔融物14引出的作为单晶的硅带或薄层。为使网膜硅晶体10在晶体生长过程期间固化，将硅熔融物14保持于比坩埚12内的硅凝固点(1412℃)低几度。硅晶体10通常通过在顶部树枝状晶体晶种22上以约1.5cm/min的速度向上牵拉而生长。所得的树枝状网膜硅晶体10包含被硅树枝状晶体18限定的硅网膜部分16。网膜部分16通常约3至6cm宽，厚度与常规方形树枝状晶体18相比约为100μm，而常规方形树枝状晶体18通常约厚为700μm。为了维持上述的晶体生长，树枝状晶体支撑结构应在硅熔融物14的表面之下的尖树枝状晶体末端20处不断地再生。
不幸的是，普通的树枝状网膜晶体生长过程具有若干缺点。例如，普通的树枝状网膜晶体生长过程难于商业化，因为它们是“亚稳的”，并遭受晶体生长的过早中断。虽然，偶尔可生长出长度超过约5m，宽度在约3与约6cm之间的树枝状网膜晶体，但是，生长环境中少量的随机扰动常常会过早地中断晶体的生长。结果，按普通方法的大多数晶体常常在1-2小时后就停止生长，这时晶体的长度约在1至2m之间，或远小于长度5m或更长的商业要求。这样，普通晶体生长技术不能重复地提供足够长的晶体。
作为另一个实例，与晶体生长的过早中断相关联的附加成本及浪费的时间使普通网膜晶体生长过程成为不符需要。晶体生长过早中断之后，操作者要花1至2个小时配置树枝状网膜晶体生长系统以开始生长下个晶体。因此，昂贵的劳动力价格和时间被花费于重新开始晶体生长上。
作为又一个实例，当采用普通网膜晶体生长技术时，大多数晶体在瞬态而不是在稳态条件下生长。在约3cm宽度下开始的晶体由于瞬态条件，在长度几米之后，逐渐加宽至约5与约6cm之间。完成的晶体必须修剪，以便沿整个长度具有一致的宽度。这样，由普通技术生产的网膜晶体带制成的现时的太阳能电池是在以浪费昂贵的额外网膜晶体表面的代价下进行的。
因此，需要一种稳定树枝状网膜晶体生长的系统和方法，它能商业化，而没有上述普通方法的缺点。
本发明提出一种改进的树枝状网膜晶体生长的系统和方法，它基本克服了上述晶体生长过早中断的问题。在一个方面，本发明提出树枝状网膜晶体生长的方法，该方法包括装载熔融物；从熔融物生长树枝状网膜晶体；在生长树枝状网膜晶体的步骤期间，补充熔融物；和在生长树枝状网膜晶体的步骤期间，对熔融物施加磁场。
本发明的树枝状网膜晶体可以是硅或锗晶体。因此，在本发明的一个实施例中应用的熔融物至少包含选自由硅和锗组成的组合中的一种材料。在本发明的一个实施例中，熔融物还包含锡。
对熔融物施加磁场的步骤包括提供这样的磁场强度，它使支撑网膜晶体的树枝状晶体能在熔融物表面之下不断地再生。磁场强度一般可大于或等于约400高斯，最好可在约400与约2500高斯之间。
按本发明的一个实施例，生长的步骤包括从熔融物牵拉硅晶种晶体。树枝状网膜晶体在大于或等于约1.5cm/min的速率下牵拉，最好在大于或等于1.8cm/min的速率下牵拉，以确保树枝状网膜硅晶体的生长不会过早地中断。
补充熔融物的步骤包括向熔融物供应硅晶片。晶片供应率一般大于或等于0.20g/min，最好大于或等于0.4g/min。
在本发明的一个实施例中，施加磁场的步骤包括产生一个垂直于网膜晶体平面而指向的磁场。替而代之的是，在本发明的另一实施例中，磁场在水平方向平行于网膜晶体平面而指向。在本发明的又另一实施例中，磁场位于垂直方向，并垂直于熔融物的平面。
根据另一方面，本发明提出一种树枝状网膜生长装置。此装置包括(1)坩埚，该坩埚包含用于接收晶片以便于熔融物补充的供应室和设计用于保存树枝状网膜生长用的熔融物的生长室；以及(2)磁场发生器，它设计成在树枝状网膜生长期间提供磁场。
本发明的装置还包括生长炉，而上述坩埚被设置在生长炉内。按照本发明的一个实施例，磁场发生器包括电磁铁或永久磁铁，它安装在生长炉的外侧。本发明的磁场发生器可以是安装在生长炉外侧的超导磁铁。在磁极部件起本发明的磁场发生器作用的实施例中，磁极部件至少有一部分是位于生长炉的外侧。
根据本发明的一个实施例，磁场发生器被设计成用以产生垂直于网膜晶体平面而指向的磁场，而磁场发生器用以产生足够强度的磁场而消耗的功率被降低。替而代之的是，在本发明的另一实施例中，磁场发生器被设计成用以产生沿水平方向指向，并平行于网膜晶体的平面的磁场。磁场发生器也可设计成用以产生位于垂直方向，并垂直于网膜熔融物平面的磁场。
在又另一方面，本发明提出制造树枝状网膜晶体所应用的方法，该方法包括装载熔融物；从熔融物生长树枝状网膜晶体；在生长树枝状网膜晶体的步骤期间，补充熔融物；和在生长树枝状网膜晶体的步骤期间，对熔融物施加磁场。对熔融物施加磁场的步骤可包括提供这样的磁场强度，它使支撑网膜晶体的树枝状晶体得以在熔融物表面之下不断地再生。
本发明的这些和其它特点将在以下的本发明详细说明中结合下图加以更详细的阐述。
本发明借助附图，通过示例，而不是限制，加以展示，其中图1展示了根据普通技术，从硅熔融物生长的树枝状网膜硅晶体的横截面图；图2展示了应用普通技术生长的树枝状网膜硅晶体的树枝状晶体厚度相对树枝状晶体长度的图表；图3表示按本发明的一个实施例提出的用于稳定树枝状网膜硅晶体生长的系统的横截面图；图4表示没有液态熔融物的空坩埚的顶视图，该坩埚应用于图3的系统中；图5表示生长设备的截断透视图，在此生长设备中实现了按本发明一个实施例提出的图3所示的树枝状网膜硅晶体的生长；图6表示生长炉的截断透视图，该生长炉已将图5的按本发明的一个实施例提出的、具有磁熔融物稳定的生产树枝状网膜硅晶体用的生长设备包含于其中；图7展示了按本发明生长的树枝状网膜硅晶体的树枝状晶体厚度相对树枝状晶体长度的图表。
现在将参考附图所示的目前的最佳实施例，对本发明加以详细说明。在以下说明中，陈述了无数特定细节以便提供本发明的详尽了解。但对本技术的技术人士而言，显然本发明在实践时可以不具有若干或所有这些特定细节。例如，本发明的系统和方法提供的优点适用于，但不限于树枝状网膜硅晶体的生长。包含锗在内的树枝状网膜晶体也可应用本发明的方法和系统加以生长。在其它例子中，熟知的方法步骤和/或结构未加详细说明，以便不必要地模糊了本发明。
虽然树枝状网膜晶体生长过程已知有35年了，且对太阳能电池的应用具有上述优点，但此技术由于其亚稳本性而没有商业活力。树枝状网膜晶体生长过程的商业化的受阻是由于所应用的普通树枝状网膜晶体生长系统不能确认晶体生长过早中断的理由。此外，商业上有活力的大块晶体生长过程的原理，诸如乔格拉斯基(Czochralski)、浮区法以及勃立得曼(Bridgman)，对树枝状网膜晶体生长过程的帮助很少或没有帮助，因为大块晶体生长过程享有稳定的晶体生长而不遭受晶体生长的过早中断。大块晶体生长过程的稳定性至少部分是由于这一事实，即相当可观质量的大块晶体是从大的熔融物/晶体交界面区域向外生长的。可观的晶体质量使大块晶体生长过程变得对熔融物/晶体交界面的温度波动较不敏感。因此，大块晶体生长过程中大的晶体质量起着热平稳器的作用。
然而，本发明认识到，由树枝状网膜技术进行的薄带晶体的生长不具有此热平稳器的优点。相反，为了维持树枝状网膜晶体生长，在熔融物中插入约5mm的两根细的、针形树枝状晶体必须不断形成。这些树枝状晶体太小了，以致不能为网膜晶体提供足够的热平稳器以经受熔融物的温度波动。结果，树枝状晶体的小质量以及小的熔融物/晶体交界面区域不能提供足够的热平衡器以抵消熔融物流体中对流流动引起的温度波动。这样，树枝状网膜晶体生长的稳定性要大大低于大块晶体生长的稳定性。
在不打算受理论约束的同时，本发明发现，熔融物中的对流晶胞的浑沌运动引起随机温度波动以及物理搅动，从而导致晶体生长过程的过早中断。如下文将解释的，容纳液态熔融物的坩埚通常划分成供给腔，它在晶体生长期间接收补充晶片；以及生长腔，生长的晶体由此引出。同时进行的从熔融物生长晶体和供给晶片以补充熔融物对液态硅熔融物设置了相反的要求。在生长着的晶体附近，液体应冷却至其熔点以下(过冷)，以便将熔融物成分不断地凝固成晶体。而在生长着的晶体的引出位置的不远处，液态硅应加热至其熔点以上，从而供给的晶片将补充熔融物。
虽然坩埚包含隔板以分隔供给和生长腔，但已确定隔板单独不能提供稳定的晶体生长所要求的热绝缘。按照本发明，向熔融物施加磁场能在晶体生长过程期间有效地提供生长与供给腔之间所要求的附加热绝缘。在足够强度的磁场下，从热的供给腔至冷的生长腔的对流传热被显著地抑制。这样，磁场的应用产生一种阻尼，它有效地抑制从供给腔至生长腔的对流传热，从而减轻了晶体生长过程期间供给熔融物的艰巨性。
为了正确地评价磁场不存在时随机温度波动对晶体生长的影响，重要的是认识到树枝状晶体厚度能提供生长着的浸没的树枝状晶体附近的熔融物温度的可靠标记。当围绕着生长着的树枝状晶体的熔融物的局部温度下降时，树枝状晶体变成厚一些，而当局部温度上升时，树枝状晶体变得薄一些。这样，每一树枝状晶体的实时厚度(当晶体生长时)可采用例如摄象机及图像分析软件加以测量和记录，以产生有效局部熔融物温度的记录。
图2提供了树枝状晶体厚度相对树枝状晶体长度变化的示例性图表，此时晶体在长度为280cm时中断。如图2所示，在中断之前，树枝状晶体的厚度在约580至约880μm之间变化。若干树枝状晶体的测量揭露，为维持生长的树枝状晶体厚度的操作“窗口”大致为300μm宽，中心粗略地位于图2例子中的约700μm处。此300μm宽的树枝状晶体厚度窗口对应约3℃宽的温度窗口，在此窗口内晶体能生长。相信，图2中的晶体当树枝状晶体变得太细时就中断，因为这些树枝状晶体附近的熔融物变得太热了。在足够高的温度下，树枝状晶体不再再生它们自身，因此，网膜晶体的支撑结构丧失。图2中的晶体中断，因为“拉出太热”(在图2中以“POTH”表示)，本技术公认，此时的树枝状晶体的厚度约为550μm。
本发明提出，当生长着的晶体的树枝状晶体的厚度趋近预定的上限时，这预示局部熔融物温度变得太冷了，晶体处于在两个界限的树枝状晶体之间形成一个附加的、不需要的树枝状晶体的危险中。此第三树枝状晶体在此技术中一般称为“第三者”，它打乱了薄膜板部分的生长，并常常引起网膜部分丧失其单晶结构。因此，生长着的晶体冒过早中断的风险。例如，当图2的树枝状晶体变成厚为880μm时，这预示晶体由于在此时形成第三者而处于过早中断的危险中。
300μm的整个操作窗口，如图2所示，消耗于280cm晶体的生长期间。对应熔融物温度变化的树枝状晶体厚度的如此变化是典型的，且大部分不能由晶体炉操作员加以控制。本发明提出，这些变化是网膜生长过程中内在的随机性的反映，是晶体在随机长度下中断的原因。本质上，通过给定时间区间(如10分钟)晶体生长将维持的或然率是一个常数，而与晶体至此时生长的长度无关。这样的随机性引起网膜晶体过早、不可预测地中断及排除晶体“任意”地生长。
在与上述缺点作斗争的努力中，本发明在一个实施例中提出一种过程，它在于向树枝状网膜晶体由此生长的熔融物施加一个有足够强度的DC磁场。作用于熔融物的磁场将树枝状网膜晶体生长过程从亚稳定区域移动至稳定区域，从而能稳态地生长长的晶体。
图3表示根据本发明一个实施例提出的稳定树枝状网膜硅晶体生长的系统100。示于图3的树枝状晶体118、网膜部分116、树枝状晶体晶种122以及熔融物表面之下的尖端部120的结构基本与图1所示的相同。
请参看图3，晶体生长期间，坩埚112将熔融物114包含于生长腔内，将熔融物128包含于供给腔内。隔板126中的一个小孔(为有利展示而未予表示)允许熔融的硅从供给腔流向生长腔。熔融物114保持于足够凉的温度，使其得以低于其熔点(过冷)，以便连续地将熔融物成分凝固成晶体。相反，熔融物128加热至其熔点以上，从而供给的晶片将在坩埚112内熔融。一对磁场发生器124位于坩埚112和生长着的树枝状网膜晶体的两侧。磁场发生器124能贯穿熔融物114施加DC磁场，以便有效地抑制不利的对流。
通过将磁场发生器124靠近或围绕图3的系统加以适当放置，磁场或水平地或垂直地指向。在水平方向，所产生的磁场可在熔融物沿X方向而指向，即平行于或在网膜晶体平面中；或沿Y方向而指向，即垂直于网膜晶体的平面。在垂直方向，磁场沿Z方向而定向。请参看图3，在X方向，磁场射落在树枝状晶体118上，在Y方向，磁场射落在网膜部分116的表面上，而在Z方向，磁场射落在当树枝状晶体晶种122从熔融物向外拉出时的树枝状晶体晶种122上。
在具体实现本发明时，为确定磁场在哪个方向指向较好，可考虑若干因素。例如，产生于水平方向的磁场可根据需优化的是磁铁的性能或功率消耗而优先选取或平行于、或垂直于网膜晶体的平面。平行于网膜晶体平面的磁场可提供高的性能，如增加牵拉速度、较高的供给率和较大的稳定性，其代价是较高的功率要求。相反，相同强度但垂直于网膜晶体平面的磁场可在降低的功率消耗下有效地起作用，但代价是性能较差。
作为另一实例，允许磁场发生器之间有较小间隙的指向可通过磁场发生器的磁场线圈提供降低的功率消耗。为有效地抑制熔融物的对流，磁场强度通常大于或等于400高斯，最好在约400与约2500高斯之间。
需要的磁场可由磁场发生器，诸如电磁铁如常规的铁芯磁铁和超导磁铁，或由永久磁铁来建立。磁场发生器可根据晶体生长过程是如何实施的而放置于不同的位置上。在采用生长炉的那些实施例中，如图6的实施例，永久磁铁可以安装在生长炉的内侧，或代之的是永久磁铁安装在生长炉的外侧。此外，在采用超导磁铁的那些实施例中，超导磁铁一般安装在生长炉的外侧。但是在最佳实施例中，示于图3的系统的各种部件由基本不受磁场存在干扰的材料建成。
图4表示了一台空坩埚112′的顶视图，即不容纳图3所示的液态熔融物114和128。根据一个实施例，坩埚112′包括生长腔132，生长着的晶体由此引出，它设置在接收补充晶片的两个供给腔130之间。本技术的那些技术人员将认识到，生长腔不一定夹在两个供给腔之间，在另一实施例中，生长腔可设置在单供给腔的邻近。
凝固与熔融之间的平衡可以是不稳定的，适度的调节加热器功率可妥协生长条件或供给条件。在企图找到熔融与供给条件之间的适当平衡时，隔板126提供这些腔之间的热绝缘的某种办法。但是，如上所述，隔板126单独提供的热绝缘不足以确保同时的生长和供给。为此目的，本发明施加一个足够强度的磁场以加强晶体生长期间硅晶片能供给至熔融物中的速率。
图5表示生长设备150作为一个实施例的实例，它已将图4所示的坩埚结构包含于其中。这样，图5的树枝状网膜晶体110、坩埚112、网膜部分116、树枝状晶体118、硅熔融物114以及树枝状晶体晶种122的结构基本相同于图3所示的结构。如下文将说明的，生长设备150限定熔融物114中及其周围的温度，并提供晶片的供给，以便在晶体生长期间进行熔融物补充。树枝状网膜晶体从容纳于石英坩埚112中的生长室184的熔融物114，通过钼(Mo)盖170和罩174中的蝴蝶结形的窄缝而抽出。
晶体生长期间，熔融物114的恒定深度是由熔融物成分的补充加以保持的，补充的熔融物成分通常具有晶片形式，它们通过供给孔178而进入供给室180。深度通常在约7与约15mm之间，最好在约7与8mm之间。反射激光束(为简化示图而未表示)渗透激光窄缝182有效地监视晶体生长过程期间熔融物表面与生长设备150表面的距离。为了设置所示实施例中的晶片供给率，最好应用熔融物水平检测系统。
电阻加热器158、160、162、164和168围绕生长设备150的部件而放置，把足够的热能通过基座166传递给生长设备150的部件及生长着的树枝状网膜晶体以确保在晶体生长期间将它们保持于适当的温度。如前所述，供给室180内侧的温度保持在熔融物成分的熔点以上，而生长室184内侧的温度保持在熔融物成分的熔点以下的温度。供给室180与生长室184之间的热绝缘被放置于室之间的隔板，如石英隔板所促进。石墨热绝缘体(为简化示图而未予表示)还包围着大部分生长设备150，以阻止不利的热损失。罩174用于减少从灼热的盖170散发出的热损失；修整网膜110的垂直温度剖面；并有效地冷却网膜，以控制的方式将热应力降至最小。
图6表示按本发明一个实施例提出的局部熔融物稳定系统，该系统包括电磁铁，它已结合于标准的电阻加热树枝状网膜晶体生长炉200中(此后将称作“生长炉”以便于讨论)。生长炉200包括壳体202，用于放置生长设备236，该生长设备236基本相似于图5的生长设备150。生长炉200制成装备有晶片供给管204，此晶片供给管204通常在室温下便于将晶片，如1mm的硅晶片，通过生长设备中的供给孔供入于生长设备236的供给室中。但是，磁场发生器234，其中之一示于图5中，包括极部件，它们连接至磁场线圈238，通至生长炉200的内侧，并恰好在绝缘体216的外侧终止。位于生长设备左侧的磁极部件和线圈的相应一半未表示，以便简化示图。在此实施例中，磁场在网膜平面内水平地指向。
根据本发明所示的实施例，极部件234可延伸至炉壳体202中，并恰好至石墨绝缘物216的外侧，以便在给定功率损耗下增加磁场强度。极部件234的直径约为12英寸，极部件234之间的最终间隙例如约为19英寸。在此实施例中，在熔融物的中心获得的磁场强度约为2000高斯，在磁场线圈238中所要求的功率损耗约为20kW。但是，其它结构的极部件、壳件和绝缘体也可以。
本发明的一个实施例提出一种方法，它包括在例如图5中的坩埚内装载熔融物。树枝状网膜晶体应用本技术那些技术人员熟知的普通技术加以生长或牵拉。当熔融物成分随着晶体生长而消耗时，向坩埚供入晶片以补充熔融物成分。然后，足够强度的磁场在结晶生长过程期间施加至熔融物上。熔融物至少包含选自由硅和锗构成的组合中的一种材料，在某些实施例中，还包含锡。例如，熔融物除少量搀杂质外可包含纯硅或锗，或硅和锡，或锗和锡。根据本发明，对熔融物施加磁场能有效地使浸没于熔融物表面之下的两根树枝状晶体部分连续地再生。
图7展示了按照本发明应用图6所示的装置生长的硅树枝状网膜晶体的树枝状晶体厚度相对树枝状晶体长度的图表。当磁场强度约2000高斯，牵拉速率约1.53cm/min时，图7的网膜晶体生长至37.7m，这在生长的当时是迄今生产的最长的树枝状网膜晶体，它超过先前已知的23m的记录。但是，图7展示了树枝状晶体厚度在网膜晶体通常为250cm长度部分上的变化，即从约530μm变化至约660μm，该网膜晶体的宽度约3.8cm，平均厚度约113μm。按照本发明，晶体生长得到稳定，因为如图7所示，约130μm的厚度变化范围小于可利用的300μm窗口的一半。值得回想一下，如图2所示，按普通技术生长的晶体消耗整个300μm的窗口，并由于热的原因(POTH或第三者)而过早地中断。
本发明提出，用于树枝状网膜晶体生长的磁性熔融物稳定化大大降低对流，并能提供普通树枝状网膜晶体生长系统和方法所不能实现的无数优点。例如，施加磁场能显著抑制从灼热的供给腔至凉的生长腔的对流传热，因而有效地提供了供给腔与生长腔之间的附加热绝缘。采用此方法可将供给腔保持于适当的高温，而不干扰生长室中的生长条件。因此，本发明提出的晶体生长的特征在于具有平衡的质量单位流量，这是在晶片供给率匹配晶体生长或牵拉速度时获得的。这样，本发明的熔融物不断和完全地得到补充。
作为另一个实例，本发明能在晶体生长期间得到更高的晶片供给率。通常在没有磁场时为适应速率均为约0.2g/min的生长和供给，发现一组窄狭的热条件组。按本发明，应用位于网膜平面中的水平磁场能大大加宽同时适应生长和供给的条件组。在晶体生长期间供给率高达约0.4g/min和更高，这几乎是无磁场时能获得的两倍或更高。更高的牵拉速度和用于熔融物的晶片供给率转化成本发明的更高的晶体生长过程的总体生产率。这样，就获得了更健全的树枝状网膜晶体生长过程。
作为又另一实施例，本发明的树枝状网膜晶体生长提供更高的牵拉速度，而这在应用普通方法时不能实现。树枝状网膜晶体生长技术的那些技术人士将公认，名词“牵拉速度”指网膜晶体生长过程期间，生长着的网膜晶体从熔融物向外牵拉的速度。与目前的1.5cm/min的牵拉速度相比，本发明的系统和过程实现了高达约1.8cm/min或更高的牵拉速度。
作为又另一实例，本发明提出的晶体生长能提供更薄和更光滑的树枝状晶体。更薄的树枝状晶体是有利的，因为在树枝状晶体被切下以制作太阳能电池时，浪费或丢弃的网膜晶体量较少。具有更光滑的树枝状晶体是有利的，因为由光滑树枝状晶体引起的结构缺陷(位错)要少于由粗糙(“有皱纹的”)树枝状晶体引起的结构缺陷(位错)。由粗糙树枝状晶体引起的位错具有从树枝状晶体传布进入网膜部分的风险，从而恶化网膜部分的电性能，网膜部分起着太阳能电池生产中基底材料的作用。
因此，已描述的用于树枝状网膜生产的新颖过程和系统是值得赞赏的。在此领域中的那些技术人员将看到，在文中给出思想的同时，存在无数修改方案和等同物，它们包含于文中披露的发明中。结果，本发明不受前述示范性实施例的限制，而只由下述权利要求限定。
权利要求
1．一种树枝状网膜晶体生长方法，该方法包括装载熔融物；从所述熔融物生长树枝状网膜晶体；在生长所述树枝状网膜晶体的所述步骤期间，补充所述熔融物；和在生长所述树枝状网膜晶体的所述步骤期间，对所述熔融物施加磁场。
2．如权利要求1的方法，其特征在于，所述熔融物至少包含选自由硅和锗组成的组合中的一种材料。
3．如权利要求2的方法，其特征在于，所述熔融物还包含锡。
4．如权利要求1的方法，其特征在于，所述对所述熔融物施加磁场的步骤包括提供这样的磁场强度，它使支撑网膜晶体的树枝状晶体能在熔融物表面之下不断地再生。
5．如权利要求4的方法，其特征在于，所述对熔融物施加磁场的步骤包括在两个树枝状晶体于熔融物表面之下不断再生时提供所述磁场。
6．如权利要求1的方法，其特征在于，磁场大于或等于约400高斯。
7．如权利要求6的方法，其特征在于，磁场在约400与约2500高斯之间。
8．如权利要求1的方法，其特征在于，所述生长步骤包括从所述熔融物牵拉硅晶种晶体，且树枝状网膜晶体在大于或等于约1.5cm/min的速率下牵拉，以确保树枝状网膜硅晶体的生长不会中断。
9．如权利要求8的方法，其特征在于，晶体牵拉速率大于或等于约1.8cm/min。
10．如权利要求1的方法，其特征在于，所述补充所述熔融物的步骤包括在大于或等于0.20g/min的速率下向所述熔融物供应硅晶片。
11．如权利要求10的方法，其特征在于，硅晶体在大于或等于0.4g/min的速率下向熔融物供应硅晶片。
12．如权利要求1的方法，其特征在于，所述施加磁场的步骤包括产生一个垂直于网膜晶体的平面指向的磁场。
13．如权利要求1的方法，其特征在于，所述施加磁场的步骤包括产生一个在水平方向平行于网膜晶体平面的磁场。
14．如权利要求1的方法，其特征在于，所述施加磁场的步骤包括产生一个位于垂直方向并垂直于熔融物平面的磁场。
15．如权利要求1的方法，其特征在于，所述树枝状网膜晶体是硅晶体。
16．一种树枝状网膜晶体生长装置，此装置包括坩埚，该坩埚包含用于接收晶片以便于熔融物补充的供应室，还包含用于保存树枝状网膜生长用的熔融物的生长室；和磁场发生器，它设计成在树枝状网膜生长期间提供磁场。
17．如权利要求16的装置，其特征在于，该装置还包括生长炉，而所述坩埚被设置在所述生长炉内。
18．如权利要求17的装置，其特征在于，磁场发生器是安装于生长炉的外侧的永久磁铁。
19．如权利要求17的装置，其特征在于，磁场发生器是安装于生长炉的外侧的超导磁铁。
20．如权利要求17的装置，其特征在于，磁场发生器包括磁极部件，这些磁极部件至少有一部分位于生长炉的外侧。
21．如权利要求16的装置，其特征在于，磁场发生器包括电磁铁或永久磁铁。
22．如权利要求16的装置，其特征在于，电磁铁被设计成用以产生垂直于网膜晶体平面的磁场，而电磁铁用以产生足够强度的磁场而消耗的功率被降低。
23．如权利要求16的装置，其特征在于，电磁铁被设计成用以产生沿水平方向指向，并平行于网膜晶体的平面的磁场。
24．如权利要求16的装置，其特征在于，电磁铁被设计成用以产生位于垂直方向，并垂直于网膜熔融物平面的磁场。
25．应用一种方法制造的一种树枝状网膜晶体，该方法包括装载熔融物；从所述熔融物生长树枝状网膜晶体；在生长所述树枝状网膜晶体的所述步骤期间，补充所述熔融物；和在生长所述树枝状网膜晶体的所述步骤期间，对所述熔融物施加磁场。
26．如权利要求25的树枝状网膜晶体，其特征在于，所述向熔融物施加磁场的步骤包括提供这样的磁场强度，它使支撑网膜晶体的树枝状晶体得以在熔融物表面之下不断地再生。
全文摘要
说明了用于树枝状网膜生长的方法。此方法包括装载熔融物；从熔融物生长树枝状网膜晶体；在生长树枝状网膜晶体的步骤期间，补充熔融物；和在生长树枝状网膜晶体的步骤期间，对熔融物施加磁场。还说明了稳定树枝状网膜生长用的装置。该装置包括坩埚，此坩埚包含用于接收晶片以便于熔融物补充的供应室和用于保存树枝状网膜生长用的熔融物的生长室。该装置还包括磁场发生器，它设计成在树枝状网膜生长期间提供磁场。
文档编号C30B15/30GK1318113SQ99811066
公开日2001年10月17日 申请日期1999年7月28日 优先权日1998年8月14日
发明者丹尼尔·L·迈耶, 格雷戈里·T·诺伊格鲍尔, 爱德华·V·马库加, 罗伯特·P·斯托尔, 菲利普·J·辛普森, 贾拉勒·萨拉米 申请人:埃伯乐太阳能公司